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    Le vaisseau spatial MAVEN de la NASA découvre que les électrons volés permettent des aurores inhabituelles sur Mars

    Aurore à protons sur Mars. D'abord, un proton du vent solaire s'approche de Mars à grande vitesse et rencontre un nuage d'hydrogène entourant la planète. Le proton vole un électron à un atome d'hydrogène martien, devenant ainsi un atome neutre. L'atome traverse le bowshock, un obstacle magnétique entourant Mars, car les particules neutres ne sont pas affectées par les champs magnétiques. Finalement, l'atome d'hydrogène pénètre dans l'atmosphère de Mars et entre en collision avec des molécules de gaz, provoquant l'émission de la lumière ultraviolette par l'atome. Crédit :NASA/MAVEN/Goddard Space Flight Center/Dan Gallagher

    Les aurores apparaissent sur Terre comme des affichages fantomatiques de lumière colorée dans le ciel nocturne, généralement près des pôles. Notre voisin rocheux Mars a aussi des aurores, et le vaisseau spatial MAVEN de la NASA vient de découvrir un nouveau type d'aurore martienne qui se produit sur une grande partie du côté jour de la planète rouge, où les aurores sont très difficiles à voir.

    Les aurores éclatent lorsque des particules énergétiques plongent dans l'atmosphère d'une planète, bombarder les gaz et les faire briller. Alors que les électrons provoquent généralement ce phénomène naturel, parfois les protons peuvent provoquer la même réponse, même si c'est plus rare. Maintenant, l'équipe MAVEN a appris que les protons faisaient sur Mars la même chose que les électrons font habituellement sur Terre :créer des aurores. Cela est particulièrement vrai lorsque le Soleil éjecte une impulsion particulièrement forte de protons, qui sont des atomes d'hydrogène dépouillés de leurs électrons isolés par une chaleur intense. Le Soleil éjecte des protons à des vitesses allant jusqu'à deux millions de miles par heure (plus de 3 millions de kilomètres par heure) dans un flux erratique appelé vent solaire.

    L'équipe MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution mission) étudiait l'atmosphère de Mars avec le Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS), et j'ai remarqué qu'à l'occasion, la lumière ultraviolette provenant de l'hydrogène gazeux dans la haute atmosphère de Mars s'illuminerait mystérieusement pendant quelques heures. Ils ont ensuite remarqué que les événements d'éclaircissement se sont produits lorsqu'un autre instrument MAVEN, l'analyseur d'ions de vent solaire (SWIA), mesuré les protons améliorés du vent solaire.

    Observations MAVEN d'une aurore à protons. Dans le panneau supérieur, La variabilité naturelle du vent solaire se traduit par des flux denses occasionnels de protons du vent solaire bombardant Mars. En bas, les observations du spectrographe ultraviolet d'imagerie de MAVEN montrent une augmentation des émissions ultraviolettes de l'atmosphère lorsque le vent solaire est renforcé. Crédit :NASA/MAVEN/Université du Colorado/LASP/Anil Rao

    Mais deux énigmes font que ce type d'aurore semble impossible à première vue :comment ces protons ont-ils passé le "choc de l'arc, " un obstacle magnétique qui détourne normalement les particules chargées du vent solaire autour de la planète ? Et comment les protons pourraient-ils émettre de la lumière, puisque les atomes ont besoin d'électrons pour le faire ?

    "La réponse était le vol, " a déclaré Justin Deighan, du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l'Université du Colorado, Rocher, auteur principal d'un article sur cette recherche paru le 23 juillet dans Astronomie de la nature . "Alors qu'ils s'approchent de Mars, les protons qui arrivent avec le vent solaire se transforment en atomes neutres en volant des électrons au bord extérieur de l'énorme nuage d'hydrogène qui entoure la planète. Le choc de l'arc ne peut dévier que les particules chargées, donc ces atomes neutres continuent leur chemin." Lorsque ces atomes entrants à grande vitesse frappent l'atmosphère, une partie de leur énergie a été émise sous forme de lumière ultraviolette, qui est invisible à l'œil humain mais détectable par des instruments comme l'IUVS sur MAVEN. En réalité, un atome entrant peut entrer en collision avec des molécules dans l'atmosphère des centaines de fois avant de ralentir, dégageant une multitude de photons ultraviolets.

    "Les aurores martiennes à protons sont plus qu'un spectacle de lumière, " a déclaré Jasper Halekas de l'Université de l'Iowa, responsable de l'instrument SWIA. "Ils révèlent que le vent solaire n'est pas complètement dévié autour de Mars, en montrant comment les protons du vent solaire peuvent se faufiler au-delà du choc de l'arc et impacter l'atmosphère, y déposer de l'énergie et même y augmenter la teneur en hydrogène."

    Les aurores à protons se produisent sur Terre, mais pas aussi souvent que sur Mars. Une différence clé est le champ magnétique puissant de la Terre, qui détourne le vent solaire de la Terre à un degré beaucoup plus important qu'à Mars. Sur Terre, les aurores à protons ne se produisent que dans de très petites régions près des pôles, alors qu'à Mars, ils peuvent se produire partout.

    Cependant, les aurores à protons pourraient être communes sur Vénus et sur Titan, la lune de Saturne. Comme Mars, ces deux mondes n'ont pas leurs propres champs magnétiques, et ont beaucoup d'hydrogène dans leurs hautes atmosphères, avec beaucoup d'électrons à partager. En regardant plus loin, il est probable que de nombreuses planètes en orbite autour d'autres étoiles ont les mêmes conditions favorables, et serait susceptible d'avoir aussi des aurores à protons.


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